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Los investigadores desarrollan el CRISPR más pequeño hasta la fecha para corregir del genoma

Un sistema compacto y eficiente de CRISPR-CAS, nombrado CasMINI, podría ser ampliamente útil para los usos de la célula-ingeniería y de la terapia génica porque es más fácil entregar en las células. Las conclusión aparecen en estudio el 3 de septiembre que publica en la célula molecular del gorrón.

Esto es un paso crítico adelante para los usos de la genoma-ingeniería de CRISPR. El trabajo presenta el CRISPR más pequeño hasta la fecha, según nuestro conocimiento, como tecnología genoma-que corrige. Si la gente piensa a veces en Cas9 como tijeras moleculares, aquí creamos un cuchillo suizo que contenía funciones múltiples. Es no grande, sino miniatura que es altamente portátil para el uso fácil.”

Stanley Qi, autor mayor del estudio, Universidad de Stanford

El revelado de los sistemas de CRISPR-CAS para las células humanas ha revolucionado la ingeniería del genoma. Estos sistemas ofrecen las oportunidades para el revelado de las terapias génicas para una variedad de enfermedades genéticas. Pero sus tallas grandes restringen a menudo lanzamiento en las células e impiden así usos clínicos. Por ejemplo, el virus adeno-asociado (AAV), un vector solicitado extensamente in vivo lanzamiento, ha limitado la capacidad de empaquetado de la carga útil (menos kb de 4,7), y muchas proteínas de la fusión del Cas están más allá de este límite. Como consecuencia, hay una necesidad de dirigir los sistemas muy eficientes, compactos del Cas para facilitar la generación siguiente de usos de la genoma-ingeniería.

Una solución potencial es Cas12f, también conocido como Cas14. Colocando entre 400 y 700 aminoácidos, la proteína es menos que mitad de la talla de los sistemas actualmente usados de CRISPR tales como Cas9 o Cas12a. Pero hasta ahora, no estaba sin obstrucción si esta proteína compacta se podría utilizar en células mamíferas. Los “últimos años han determinado los millares de CRISPRs, que se conocen como sistema de defensa de la inmunidad de las bacterias,” Qi explican. “Más de 99,9% de CRISPRs descubierto, sin embargo, no pueden trabajar en las células humanas, limitando su uso como tecnologías genoma-que corrigen.”

En el nuevo estudio, Qi y el suyo team el ARN aplicado y la proteína que dirigen al sistema de Cas12f para generar un sistema eficiente del Cas de la miniatura para la ingeniería mamífera del genoma. Derivado de archaea, la proteína natural de Cas12f y su ARN de la único-guía no mostraron ninguna actividad perceptible en células mamíferas. Optimizando el diseño del ARN de la único-guía y realizando cartuchos múltiples de la ingeniería y de la investigación iterativas de la proteína, los investigadores generaron una clase de las variantes de Cas12f nombradas CasMINI.

Las variantes dirigidas de la proteína de Cas12f combinadas con la único-guía dirigida RNAs exhibieron gen-regla eficiente y actividad el gen-corregir. Los investigadores demostraron que CasMINI puede impulsar los niveles de la activación del gen comparables a ésos asociados a Cas12a y tiene en cuenta base robusta que corregían y el corregir del gen. Por otra parte, es altamente específico y no produce efectos perceptibles del lejos-objetivo.

“Aquí giramos un CRISPR festivo en células mamíferas, vía la ingeniería racional del ARN y la ingeniería de la proteína, en de trabajo muy eficiente,” Qi dice. “Había esfuerzos anteriores de otros de perfeccionar el funcionamiento de trabajar CRISPRs. Pero nuestro trabajo es el primer para hacer festivo que trabaja. Esto destaca la potencia de la bioingeniería de lograr que algo la evolución todavía no ha hecho.”

La talla de la molécula dirigida de CasMINI es solamente 529 aminoácidos. Este tamaño pequeño hace conveniente para una amplia gama de usos terapéuticos. Por ejemplo, las proteínas de la fusión de CasMINI están bien adaptadas para el empaquetado de AAV. Además, CasMINI mRNA se puede empaquetar fácilmente en los nanoparticles del lípido u otras modalidades del ARN-lanzamiento, potencialmente aumentando su asiento en las células. Su fuente tamaño pequeño y no humana el patógeno pudo hacerlo menos probablemente para producir inmunorespuestas que serían las cargas útiles grandes de la proteína.

Más trabajo es necesario optimizar más lejos la eficiencia de CasMINI para corregir de la base y del gen que corrige y probar el funcionamiento del sistema in vivo con diversas modalidades del lanzamiento. Los investigadores proyectan probar el sistema para in vivo los usos de la terapia génica.

“La disponibilidad de un CasMINI miniatura habilita las nuevas aplicaciones, colocando de usos ines vitro tales como dirigir mejores linfocitos de la tumor-matanza o reprogramando a las células madres in vivo a la terapia génica para tratar enfermedades genéticas en el aro, el músculo, o el hígado,” Qi dice. “Es en nuestra lista de objetivos que se convertirá en una terapia para tratar enfermedades genéticas, para curar el cáncer, y para invertir la degeneración del órgano.”

Source:
Journal reference:

Xu, X., et al. (2021) Engineered Miniature CRISPR-Cas System for Mammalian Genome Regulation and Editing. Molecular Cell. doi.org/10.1016/j.molcel.2021.08.008.